CN102890193B - 一种多周波采样频率补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多周波采样频率补偿方法，包括：对两种频率混叠信号进行采样，采集时间为与工频周期相关的特定时间长度，获得混叠信号的离散数据；设计窄带数字滤波器，获得对混叠信号的离散数据进行分离的窄带数字滤波器；通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号。本发明能够实现在信号频域分离过程中，进行准确稳定地异频测试。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统输变电设备测试技术领域，特别是涉及一种多周波采样频率补偿方法。
背景技术
高压输电线路正序参数和零序参数以及线路间的互阻抗和耦合电容均是电网重要的系统参数，是电网保护整定，无功补偿，结构优化的重要依据。运行规程(《架空送电线路施工及验收规范》、《110千伏及以上送变电基本建设工程启动验收规程》、《继电保护及安全自动装置运行管理规程》及《DL/T559-94》、《DL/T584-95》等)规定，输电线路在新建，改建后，必须实测参数后才能投入运行。
电网密集程度越来越高，同塔双回或者多回线路成为常态，线路间耦合的紧密程度达到空前的水平，电磁耦合感应的工频干扰电流可以达到100A，高可靠性电能供给的需求使得通过停电来降低干扰水平越来越不容易操作，传统的试验方法中，采用工频电源进行试验的方法不能消除干扰对试验结果的影响，采用偏离工频干扰(50Hz)的异频信号测量线路参数，在频域分离有用的异频测试信号和干扰信号的方法应运而生，异频测试方法在介质损耗测量和大型接地网参数测量中也有广泛应用。
目前现有的技术具有其局限性。异频测试方法的信号处理关键在于频域信号分离，要准确分离测试信号和干扰信号得到稳定的测试结果，干扰信号在测试频点的衰减要达到40db及以上。现有方法采用离散傅里叶变换，采集一个或者两个工频周期被测信号，对信号进行谐波分析，在频域上分离有用的异频测试信号和工频干扰信号。由于异频测试中测试信号频点距离工频(50Hz)频点很近，一般取±2.5Hz或者±5Hz，则必然导致信号数据序列对异频测试信号非整周期采样，虽然可以采用多种方法补足整周期，也必然会导致频域的频谱泄漏，从而导致系统误差。只有在信噪比为2:1的条件下才能达到衰减20db的要求，这在现有干扰环境条件下，导致试验电源系统庞大，而且测试结果数据准确性和稳定性均不能满足测量要求。
总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够找到一种新型的多周波采样频率补偿方法，能够实现在信号频域分离过程中，进行准确稳定地异频测试。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多周波采样频率补偿方法，能够实现在信号频域分离过程中，进行准确稳定地异频测试。
为了解决上述问题，本发明公开了一种多周波采样频率补偿方法，包括：
对两种频率混叠信号进行采样，采集时间为与工频周期相关的特定时间长度，获得混叠信号的离散数据；
设计窄带数字滤波器，获得对混叠信号的离散数据进行分离的窄带数字滤波器；
通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号。
优选的，所述两种频率分别为测试频率ω1及测试频率ω2。
优选的，所述测试频率ω1及测试频率ω2满足公式(Ⅰ)
|ω2-ω1|＝5π×m (Ⅰ)
其中，m为正整数。
优选的，所述特定时间长度是指时间长度为10K的工频周期；
其中，K为从1到10的正整数。
优选的，所述窄带数字滤波器所对应的傅里叶变化为及
优选的，所述频域分离信号y(n)i为异频信号y(n)1及工频干扰信号y(n)2；
其中，i为1或2。
优选的，所述的多周波采样频率补偿方法还包括：
补偿混叠的异频测试信号为整周期的信息，使得频谱泄漏为零。
优选的，所述的多周波采样频率补偿方法还包括：
利用窄带数字滤波器对被测信息进行滤波处理所采用的方式满足公式(Ⅱ)
y(n)i＝x(n)*h(n)i (Ⅱ)
其中，
y(n)i为频域分离信号，i为1或2，y(n)1为异频信号，y(n)2为工频干扰信号；
x(n)为混叠信号；
h(n)i为窄带数字滤波器，i为1或2。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种多周波采样频率补偿方法，具体可以包括：对两种频率混叠信号进行采样，采集时间为与工频周期相关的特定时间长度，获得混叠信号的离散数据；设计窄带数字滤波器，获得对混叠信号的离散数据进行分离的窄带数字滤波器；通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号；从而能够实现在信号频域分离过程中，进行准确稳定地异频测试。
附图说明
图1是本发明一种多周波采样频率补偿方法实施例1的流程图；
图2是本发明一种多周波采样频率补偿方法实施例2的流程图；
图3是本发明实施例2中的待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:1时的信号强度分布示意图；
图4是本发明实施例2中的混叠比例1:1时分离的频率为ω1的信号y1的信号强度分布示意图；
图5是本发明实施例2中的混叠比例1:1时分离的频率为ω2的信号y2的信号强度分布示意图；
图6是本发明一种多周波采样频率补偿方法实施例3的流程图；
图7是本发明实施例3中的待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:10时的信号强度分布示意图；
图8是本发明实施例3中的混叠比例1:10时分离的频率为ω1的信号y1的信号强度分布示意图；
图9是本发明实施例3中的混叠比例1:10时分离的频率为ω2的信号y2的信号强度分布示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的核心构思之一在于，提供了一种多周波采样频率补偿方法，具体可以包括：对两种频率混叠信号进行采样，采集时间为与工频周期相关的特定时间长度，获得混叠信号的离散数据；设计窄带数字滤波器，获得对混叠信号的离散数据进行分离的窄带数字滤波器；通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号；从而能够实现在信号频域分离过程中，进行准确稳定地异频测试。
参照图1，示出了本发明一种多周波采样频率补偿方法实施例1的流程图，具体可以包括：
步骤101、对两种频率混叠的信号进行采样，采集时间为与工频周期相关的特定时间长度，获得混叠信号的离散数据。
其中，
所述两种频率分别为测试频率ω1及测试频率ω2。
所述测试频率ω1及测试频率ω2满足公式(Ⅰ)
|ω2-ω1|＝5π×m (Ⅰ)
m为正整数。
所述特定时间长度是指时间长度为10K的工频周期；
K为从1到10的正整数。
步骤102、设计窄带数字滤波器，获得对混叠信号的离散数据进行分离的窄带数字滤波器。
其中，
所述窄带数字滤波器所对应的傅里叶变化为及
步骤103、通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号。
其中，
所述频域分离信号y(n)i为异频信号y(n)1及工频干扰信号y(n)2；
i为1或2。
所述通过设计的窄带数字滤波器，对上述工频周期的数据进行分离。
补偿混叠的异频测试信号为整周期，使得频谱泄漏为零。
利用窄带数字滤波器对被测信息进行滤波处理所采用的方式满足公式(Ⅱ)
y(n)i＝x(n)*h(n)i (Ⅱ)
y(n)i为频域分离信号，i为1或2，y(n)1为异频信号，y(n)2为工频干扰信号；
x(n)为混叠信号；
h(n)i为窄带数字滤波器，i为1或2。
参照图2，示出了本发明一种多周波采样频率补偿方法实施例2的流程图，具体可以包括：
步骤201、采集待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:1时的离散数据。
其中，
所述两种频率分别为测试频率ω1及测试频率ω2(50Hz)。
所述测试频率ω1及测试频率ω2满足公式(Ⅰ)
|ω2-ω1|＝5π×m (Ⅰ)
m为正整数。
采集时间长度为10K工频周期(K为从1到10的正整数)，补偿混叠的异频测试信号为整周期，使频谱泄漏理论上为零。
测试频率ω1及测试频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:1。
参照图3，示出了本发明实施例2中的待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:1时的信号强度分布示意图。
从图3中，可以看出：当待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:1时的信号强度情况。
步骤202、设计窄带数字滤波器，获得对待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:1时的离散数据进行分离的窄带数字滤波器。
步骤203、通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号。
参照图4，示出了本发明实施例2中的混叠比例1:1时分离的频率为ω1的信号y1的信号强度分布示意图。
从图4中，可以看出：混叠比例1:1时分离的频率为ω1的信号y1的信号强度分布情况。
参照图5，示出了本发明实施例2中的混叠比例1:1时分离的频率为ω2的信号y2的信号强度分布示意图。
从图5中，可以看出：混叠比例1:1时分离的频率为ω2的信号y2的信号强度分布情况。
参照图6，示出了本发明一种多周波采样频率补偿方法实施例3的流程图，具体可以包括：
步骤601、通过两种频率，采集待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:10时的离散数据。
其中，
所述两个测试频率分别为测试频率ω1及测试频率ω2(50Hz)。
所述测试频率ω1及测试频率ω2满足公式(Ⅰ)
|ω2-ω1|＝5π×m (Ⅰ)
m为正整数。
采集时间长度为10K工频周期(K为从1到10的正整数)，补偿混叠的异频测试信号为整周期，使频谱泄漏理论上为零。
测试频率ω1及测试频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:10。
参照图7，示出了本发明实施例3中的待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:10时的信号强度分布示意图。
从图7中，可以看出：当待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:10时的信号强度分布情况。
步骤602、设计窄带数字滤波器，获得对待测的频率ω1与频率ω2(50Hz)的混叠信号x(n)，混叠比例为1:10时的离散数据进行分离的窄带数字滤波器。
步骤603、通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号。
参照图8，示出了本发明实施例3中的混叠比例1:10时分离的频率为ω1的信号y1的信号强度分布示意图。
从图8中，可以看出：混叠比例1:10时分离的频率为ω1的信号y1的信号强度分布情况。
参照图9，示出了本发明实施例3中的混叠比例1:10时分离的频率为ω2的信号y2的信号强度分布示意图。
从图9中，可以看出：混叠比例1:10时分离的频率为ω2的信号y2的信号强度分布情况。
本发明提供了一种多周波采样频率补偿方法。通过本发明所提供的方法可以提高信号分离能力，能在异频测试信号和工频干扰信号比值为1:10的条件下进行信号频域分离；提高信号分离分辨率，可分离的频偏可以达到±1Hz；工频干扰信号在测试频点的衰减大于等于40db，提高异频测试准确度；信号分离能力的提高可以大大减小异频试验电源的体积和质量，提高了自动化程度。
总之，本发明提供了一种多周波采样频率补偿方法，能够实现在信号频域分离过程中，进行准确稳定地异频测试。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种多周波采样频率补偿方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种多周波采样频率补偿方法，其特征在于，包括：
对两种频率混叠信号进行采样，采集时间为与工频周期相关的特定时间长度，获得混叠信号的离散数据；采集时间长度为10K工频周期，K为从1到10的正整数，补偿混叠信号为整周期；
设计窄带数字滤波器，获得对混叠信号的离散数据进行分离的窄带数字滤波器；所述窄带数字滤波器所对应的傅里叶变化为及
通过设计的窄带数字滤波器，对上述离散数据进行分离，获得频域分离信号；
利用窄带数字滤波器对离散数据进行滤波处理所采用的方式满足公式(Ⅱ)
y(n)i＝x(n)*h(n)i (Ⅱ)
其中，y(n)i为频域分离信号，i为1或2，y(n)1为异频信号，y(n)2为工频干扰信号；x(n)为混叠信号；h(n)i为窄带数字滤波器，i为1或2；
所述频域分离信号y(n)i为异频信号y(n)1或工频干扰信号y(n)2；其中，i为1或2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述两种频率分别为测试频率ω1及测试频率ω2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述测试频率ω1及测试频率ω2满足公式(Ⅰ)
|ω2-ω1|＝5π×m (Ⅰ)
其中，m为正整数。
4.如权利要求1所述的多周波采样频率补偿方法，其特征在于，还包括：
补偿混叠的异频测试信号为整周期的信息，使得频谱泄漏为零。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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